కేబుల్ యొక్క విద్యుత్ సామర్థ్యం

కేబుల్ నెట్‌వర్క్‌లో లేదా AC వోల్టేజ్ ప్రభావంతో DC వోల్టేజ్‌ను ఆన్ లేదా ఆఫ్ చేసినప్పుడు, కెపాసిటివ్ కరెంట్ ఎల్లప్పుడూ సంభవిస్తుంది. ఆల్టర్నేటింగ్ వోల్టేజ్ ప్రభావంతో కేబుల్స్ యొక్క ఇన్సులేషన్‌లో మాత్రమే దీర్ఘకాలిక కెపాసిటివ్ కరెంట్ ఉంటుంది. స్థిరమైన ప్రస్తుత ప్రసరణ అన్ని సమయాల్లో ఉంటుంది మరియు కేబుల్ ఇన్సులేషన్‌కు స్థిరమైన కరెంట్ వర్తించబడుతుంది. కేబుల్ సామర్థ్యం గురించి మరింత వివరంగా, ఈ లక్షణం యొక్క భౌతిక అర్ధం గురించి మరియు ఈ వ్యాసంలో చర్చించబడుతుంది.

భౌతిక శాస్త్రం యొక్క దృక్కోణం నుండి, ఘన వృత్తాకార కేబుల్ తప్పనిసరిగా ఒక స్థూపాకార కెపాసిటర్. మరియు మేము లోపలి స్థూపాకార ప్లేట్ యొక్క ఛార్జ్ యొక్క విలువను Q గా తీసుకుంటే, దాని ఉపరితలం యొక్క యూనిట్‌కు ఫార్ములా ద్వారా లెక్కించగల విద్యుత్ మొత్తం ఉంటుంది:

ఇక్కడ e అనేది కేబుల్ ఇన్సులేషన్ యొక్క విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం.

ప్రాథమిక ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్స్ ప్రకారం, వ్యాసార్థం r వద్ద విద్యుత్ క్షేత్ర బలం E దీనికి సమానంగా ఉంటుంది:

మరియు మేము కేబుల్ యొక్క అంతర్గత స్థూపాకార ఉపరితలాన్ని దాని మధ్య నుండి కొంత దూరంలో పరిగణించినట్లయితే మరియు ఇది ఈక్విపోటెన్షియల్ ఉపరితలం అయితే, ఈ ఉపరితలం యొక్క యూనిట్ ప్రాంతానికి విద్యుత్ క్షేత్ర బలం దీనికి సమానంగా ఉంటుంది:

ఆపరేటింగ్ పరిస్థితులు మరియు ఉపయోగించిన ఇన్సులేషన్ రకాన్ని బట్టి కేబుల్ ఇన్సులేషన్ యొక్క విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం విస్తృతంగా మారుతుంది. అందువలన, వల్కనైజ్డ్ రబ్బరు విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం 4 నుండి 7.5 వరకు ఉంటుంది, మరియు కలిపిన కేబుల్ కాగితం 3 నుండి 4.5 వరకు విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం కలిగి ఉంటుంది. విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం మరియు అందువల్ల కెపాసిటెన్స్ ఉష్ణోగ్రతకు ఎలా సంబంధం కలిగి ఉన్నాయో క్రింద చూపబడుతుంది.

కెల్విన్ అద్దం పద్ధతికి వెళ్దాం. ప్రయోగాత్మక డేటా కేబుల్ కెపాసిటెన్స్ విలువల యొక్క సుమారుగా గణన కోసం సూత్రాలను మాత్రమే ఇస్తుంది మరియు ఈ సూత్రాలు స్పెక్యులర్ రిఫ్లెక్షన్ పద్ధతి ఆధారంగా పొందబడతాయి. ఈ పద్ధతి Q విలువకు ఛార్జ్ చేయబడిన అనంతమైన పొడవైన సన్నని తీగ L చుట్టూ ఉన్న స్థూపాకార మెటల్ షెల్ ఈ వైర్‌ను వ్యతిరేక ఛార్జ్ చేసిన వైర్ L1 వలె ప్రభావితం చేస్తుంది, కానీ అందించిన స్థానం ఆధారంగా ఉంటుంది:

ప్రత్యక్ష కెపాసిటెన్స్ కొలతలు వేర్వేరు కొలత పద్ధతులతో విభిన్న ఫలితాలను ఇస్తాయి. ఈ కారణంగా, కేబుల్ సామర్థ్యాన్ని సుమారుగా విభజించవచ్చు:

• Cst - స్టాటిక్ కెపాసిటెన్స్, ఇది తదుపరి పోలికతో నిరంతర ప్రస్తుత కొలత ద్వారా పొందబడుతుంది;

• సెఫ్ అనేది ప్రభావవంతమైన కెపాసిటెన్స్, ఇది ఫార్ములా ద్వారా ఆల్టర్నేటింగ్ కరెంట్‌తో పరీక్షించేటప్పుడు వోల్టమీటర్ మరియు అమ్మీటర్ డేటా నుండి లెక్కించబడుతుంది: Сeff = Ieff /(ωUeff)

• సి అనేది అసలైన కెపాసిటెన్స్, ఇది పరీక్ష సమయంలో గరిష్ట ఛార్జ్ యొక్క నిష్పత్తిలో గరిష్ట వోల్టేజీకి సంబంధించి ఓసిల్లోగ్రామ్ యొక్క విశ్లేషణ నుండి పొందబడుతుంది.

వాస్తవానికి, కేబుల్ యొక్క వాస్తవ కెపాసిటెన్స్ యొక్క C విలువ ఇన్సులేషన్ బ్రేక్డౌన్ సందర్భాలలో మినహా ఆచరణాత్మకంగా స్థిరంగా ఉంటుందని తేలింది, అందువల్ల వోల్టేజ్లో మార్పు కేబుల్ యొక్క ఇన్సులేషన్ యొక్క విద్యుద్వాహక స్థిరాంకాన్ని ప్రభావితం చేయదు.

అయినప్పటికీ, విద్యుద్వాహక స్థిరాంకంపై ఉష్ణోగ్రత ప్రభావం గ్రహించబడుతుంది మరియు పెరుగుతున్న ఉష్ణోగ్రతతో అది 5%కి తగ్గుతుంది మరియు తదనుగుణంగా కేబుల్ యొక్క వాస్తవ కెపాసిటెన్స్ C తగ్గుతుంది. ఈ సందర్భంలో, కరెంట్ యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీ మరియు ఆకృతిపై వాస్తవ సామర్థ్యంపై ఆధారపడటం లేదు.

40 ° C కంటే తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద కేబుల్ యొక్క స్టాటిక్ కెపాసిటీ Cst దాని వాస్తవ సామర్థ్యం C విలువకు అనుగుణంగా ఉంటుంది మరియు ఇది ఫలదీకరణం యొక్క పలుచన కారణంగా ఉంటుంది; అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద, స్టాటిక్ కెపాసిటీ Cst పెరుగుతుంది. పెరుగుదల యొక్క స్వభావం గ్రాఫ్‌లో చూపబడింది, దానిపై కర్వ్ 3 ఉష్ణోగ్రతలో మార్పుతో కేబుల్ యొక్క స్టాటిక్ కెపాసిటీలో మార్పును చూపుతుంది.

ప్రభావవంతమైన కెపాసిటెన్స్ Ceff ప్రస్తుత ఆకృతిపై బలంగా ఆధారపడి ఉంటుంది. ఒక స్వచ్ఛమైన సైనూసోయిడల్ కరెంట్ ప్రభావవంతమైన మరియు నిజమైన కెపాసిటెన్స్ యొక్క యాదృచ్చికంగా ఏర్పడుతుంది. పదునైన కరెంట్ రూపం ప్రభావవంతమైన సామర్థ్యాన్ని ఒకటిన్నర రెట్లు పెంచడానికి దారితీస్తుంది, మొద్దుబారిన కరెంట్ రూపం ప్రభావవంతమైన సామర్థ్యాన్ని తగ్గిస్తుంది.

సమర్థవంతమైన సామర్థ్యం Ceff ఆచరణాత్మక ప్రాముఖ్యతను కలిగి ఉంది, ఎందుకంటే ఇది విద్యుత్ నెట్వర్క్ యొక్క ముఖ్యమైన లక్షణాలను నిర్ణయిస్తుంది. కేబుల్లో అయనీకరణతో, సమర్థవంతమైన కెపాసిటెన్స్ పెరుగుతుంది.

దిగువ గ్రాఫ్‌లో:

1 - ఉష్ణోగ్రతపై కేబుల్ ఇన్సులేషన్ నిరోధకత యొక్క ఆధారపడటం;

2 - ఉష్ణోగ్రత వర్సెస్ కేబుల్ ఇన్సులేషన్ నిరోధకత యొక్క లాగరిథమ్;

3 - ఉష్ణోగ్రతపై కేబుల్ యొక్క స్టాటిక్ కెపాసిటీ Cst విలువపై ఆధారపడటం.

కేబుల్ ఇన్సులేషన్ యొక్క ఉత్పత్తి నాణ్యత నియంత్రణ సమయంలో, ఎండబెట్టడం బాయిలర్లో వాక్యూమ్ ఇంప్రెగ్నేషన్ ప్రక్రియలో తప్ప, సామర్థ్యం ఆచరణాత్మకంగా నిర్ణయాత్మకమైనది కాదు. తక్కువ-వోల్టేజ్ నెట్వర్క్ల కోసం, కెపాసిటెన్స్ కూడా చాలా ముఖ్యమైనది కాదు, కానీ ఇది ప్రేరక లోడ్లతో శక్తి కారకాన్ని ప్రభావితం చేస్తుంది.

మరియు అధిక-వోల్టేజ్ నెట్వర్క్లలో పని చేస్తున్నప్పుడు, కేబుల్ యొక్క సామర్థ్యం చాలా ముఖ్యమైనది మరియు మొత్తం సంస్థాపన యొక్క ఆపరేషన్ సమయంలో సమస్యలను కలిగిస్తుంది. ఉదాహరణకు, మీరు 20,000 వోల్ట్లు మరియు 50,000 వోల్ట్ల ఆపరేటింగ్ వోల్టేజ్తో సంస్థాపనలను పోల్చవచ్చు.

మీరు 15.5 కి.మీ మరియు 35.6 కి.మీ దూరానికి 0.9కి సమానమైన ఫై కొసైన్‌తో 10 MVAని ప్రసారం చేయాలని అనుకుందాం. మొదటి సందర్భంలో, వైర్ యొక్క క్రాస్-సెక్షన్, అనుమతించదగిన తాపనాన్ని పరిగణనలోకి తీసుకుంటుంది, మేము 185 చదరపు మిమీని ఎంచుకుంటాము, రెండవది - 70 చదరపు మిమీ. చమురుతో నిండిన కేబుల్‌తో USAలో మొదటి 132 kV పారిశ్రామిక సంస్థాపన క్రింది పారామితులను కలిగి ఉంది: 11.3 A / km ఛార్జింగ్ కరెంట్ 1490 kVA / km ఛార్జింగ్ శక్తిని ఇస్తుంది, ఇది ఓవర్‌హెడ్ యొక్క సారూప్య పారామితుల కంటే 25 రెట్లు ఎక్కువ. సారూప్య వోల్టేజ్ యొక్క ట్రాన్స్మిషన్ లైన్లు.

సామర్థ్యం పరంగా, మొదటి దశలో చికాగో భూగర్భ సంస్థాపన 14 MVA యొక్క సమాంతర-కనెక్ట్ ఎలక్ట్రికల్ కెపాసిటర్‌తో సమానంగా ఉన్నట్లు నిరూపించబడింది మరియు న్యూయార్క్ నగరంలో కెపాసిటివ్ కరెంట్ సామర్థ్యం 28 MVAకి చేరుకుంది మరియు ఇది 98 MVA ప్రసార శక్తితో. కేబుల్ యొక్క పని సామర్థ్యం కిలోమీటరుకు దాదాపు 0.27 ఫారడ్స్.

లోడ్ తేలికగా ఉన్నప్పుడు నో-లోడ్ నష్టాలు ఖచ్చితంగా కెపాసిటివ్ కరెంట్ ద్వారా సంభవిస్తాయి, ఇది జూల్ వేడిని ఉత్పత్తి చేస్తుంది మరియు పూర్తి లోడ్ పవర్ ప్లాంట్ల మరింత సమర్థవంతమైన ఆపరేషన్‌కు దోహదం చేస్తుంది. అన్‌లోడ్ చేయబడిన నెట్‌వర్క్‌లో, అటువంటి రియాక్టివ్ కరెంట్ జనరేటర్ల వోల్టేజ్‌ను తగ్గిస్తుంది, అందుకే వారి డిజైన్‌లపై ప్రత్యేక అవసరాలు విధించబడతాయి.కెపాసిటివ్ కరెంట్‌ను తగ్గించడానికి, అధిక-వోల్టేజ్ కరెంట్ యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీ పెరుగుతుంది, ఉదాహరణకు, కేబుల్ టెస్టింగ్ సమయంలో, కానీ దీనిని అమలు చేయడం కష్టం, మరియు కొన్నిసార్లు ప్రేరక రియాక్టర్‌లతో కేబుల్‌లను ఛార్జ్ చేయడానికి ఆశ్రయిస్తుంది.

కాబట్టి కేబుల్ ఎల్లప్పుడూ కెపాసిటివ్ కరెంట్‌ను నిర్ణయించే కెపాసిటెన్స్ మరియు గ్రౌండ్ రెసిస్టెన్స్ కలిగి ఉంటుంది. 380 V సరఫరా వోల్టేజ్ వద్ద కేబుల్ R యొక్క ఇన్సులేషన్ నిరోధకత కనీసం 0.4 MΩ ఉండాలి. కేబుల్ సి యొక్క సామర్థ్యం కేబుల్ యొక్క పొడవు, వేసాయి మార్గం మొదలైన వాటిపై ఆధారపడి ఉంటుంది.

వినైల్ ఇన్సులేషన్, 600 V వరకు వోల్టేజ్ మరియు నెట్‌వర్క్ ఫ్రీక్వెన్సీ 50 Hz ఉన్న మూడు-దశల కేబుల్ కోసం, ప్రస్తుత-వాహక వైర్ల యొక్క క్రాస్-సెక్షనల్ ప్రాంతం మరియు దాని పొడవుపై కెపాసిటివ్ కరెంట్ యొక్క ఆధారపడటం చిత్రంలో చూపబడింది. కెపాసిటివ్ కరెంట్‌ను లెక్కించడానికి కేబుల్ తయారీదారుల స్పెసిఫికేషన్‌ల నుండి డేటాను ఉపయోగించాలి.

కెపాసిటివ్ కరెంట్ 1 mA లేదా అంతకంటే తక్కువ ఉంటే, అది డ్రైవ్‌ల ఆపరేషన్‌ను ప్రభావితం చేయదు.

గ్రౌన్దేడ్ నెట్‌వర్క్‌లలోని కేబుల్స్ సామర్థ్యం ఒక ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తుంది. గ్రౌండింగ్ ప్రవాహాలు దాదాపుగా కెపాసిటివ్ కరెంట్‌లకు అనులోమానుపాతంలో ఉంటాయి మరియు తదనుగుణంగా, కేబుల్ యొక్క కెపాసిటెన్స్‌కు అనుగుణంగా ఉంటాయి. అందువల్ల, పెద్ద మెట్రోపాలిటన్ ప్రాంతాలలో, భారీ పట్టణ నెట్వర్క్ల భూ ప్రవాహాలు అపారమైన విలువలను చేరుకుంటాయి.

కేబుల్ కెపాసిటీ గురించి సాధారణ ఆలోచనను పొందడానికి, ఎలక్ట్రికల్ నెట్‌వర్క్‌లు మరియు ఇన్‌స్టాలేషన్‌ల ఆపరేషన్‌ను ఇది ఎలా ప్రభావితం చేస్తుంది మరియు ఈ కేబుల్ పరామితికి తగిన శ్రద్ధ ఎందుకు చెల్లించాలి అనే దాని గురించి ఈ చిన్న విషయం మీకు సహాయపడిందని మేము ఆశిస్తున్నాము.